JP4341686B2 - 成膜装置および成膜方法 - Google Patents

Description

本発明は、成膜装置および成膜方法に関し、特に、液滴吐出装置を用いた膜の処理装置（処理方法）に関するものである。

液滴吐出装置の一例であるインクジェット装置は、圧力室を圧電素子により加圧し、その内部の液体（溶液）を圧力室底部のノズル孔から吐出する装置である。このような、インクジェット装置は、インクジェットプリンタのみならず、表示装置のカラーフィルタを形成する際の吐出など工業的にも広く利用されている。

このような工業的な利用においては、吐出する液体は多種におよぶ。よって、使用溶液の中には、例えば、空気中の酸素等と反応し、液質が劣化するものもある。

例えば、下記特許文献１においては、図５に、インクジェットヘッド（２２）等がカバー１４で覆われたインクジェット装置が開示されている。
特開２００３−８４１２４号公報

本発明者は、インクジェット装置の吐出を不活性ガス雰囲気下で行うことにより、吐出液体の変質や劣化を防止する技術を検討している。しかしながら、上記特許文献１に開示の装置では、装置全体を覆っているため不活性ガスによるガスパージ（内部空気の置換）に時間を要する。また、使用する不活性ガスの量も多くなりコスト高となる。このような問題点は、基板の大型化に伴い、益々顕著になる。

本発明は、処理雰囲気の制御を容易にすることができる成膜装置構成および成膜方法を提供することを目的とする。また、当該装置および方法により、スループットを向上させ、また、製品の製造コストを低減することを目的とする。

（１）本発明に係る成膜装置は、処理室内に配置された基板上に塗布部から液体を塗布することにより前記基板上に膜を形成する成膜装置であって、壁で区画された前記処理室と、前記塗布部が一時的に配置される塗布準備室と、前記塗布部を前記塗布準備室から前記処理室に搬送する第１搬送部と、前記基板の載置台と、前記塗布準備室と隣接して設けられる保守部と、を有する。

かかる構成によれば、保守部により塗布部のメンテナンスを効率良く行うことができる。また、保守部は、処理室と独立しているため、処理室への外気の混入を制御することができる。

好ましくは、前記処理室は、前記壁、前記第１搬送部および前記載置台を有する部位により閉空間とされる。かかる構成によれば、載置台と塗布部（第１搬送部）との距離を小さくすることができる。よって、処理室の容量を小さくすることができ、内部雰囲気の制御を容易にすることができる。例えば、その内部を不活性ガスでパージする際、パージに要する時間を低減でき、また、使用する不活性ガス量を少なくすることができる。

より好ましくは、前記載置台は、前記基板を前記処理室に搬送する第２搬送部である。かかる構成によれば、基板を処理室に容易に搬送することができる。

より好ましくは、前記塗布部は、前記塗布準備室から前記保守部まで、第３搬送部により搬送される。かかる構成によれば、第３搬送部により塗布部を搬送することができる。

より好ましくは、前記塗布部は、第１方向に搬送され、前記保守部は、前記塗布準備室の前記第１方向と交差する第２方向に配置される。かかる構成によれば、装置内に保守部を簡易な構成で設けることができる。

例えば、前記保守部内には、前記塗布部を洗浄するための洗浄部が設けられている。かかる構成によれば、保守部にて塗布部の洗浄を行うことができる。

例えば、前記保守部内には、前記塗布部を交換するための空間を有する。かかる構成によれば、保守部にて塗布部の交換を行うことができる。

例えば、前記塗布準備室と保守部との間に、開閉可能に構成された扉を有する。かかる構成によれば、塗布部の搬送をさらに容易にすることができる。

より好ましくは、前記第１搬送部は、前記処理室の上部を覆う板状部材であって、前記塗布部が組み込まれた板状部材である。かかる構成によれば、板状部材をスライドすることで、閉空間を保ちつつ塗布部を移動させることができる。

より好ましくは、前記成膜装置は、さらに、加熱部を有し、前記加熱部は、前記板状部材に組み込まれている。かかる構成によれば、加熱部により基板を加熱処理することができる。

より好ましくは、前記加熱部は、前記塗布部が前記塗布準備室に位置する際に、前記処理室に位置するよう前記板状部材に組み込まれている。かかる構成によれば、塗布部と加熱部とを処理工程と連動して移動させることができる。

（２）本発明に係る成膜装置は、第１及び第２処理室内のいずれか一方に配置された基板上に処理を施す成膜装置であって、壁で区画され、その上部と下部が覆われ、閉空間を構成する前記第１及び第２処理室と、前記第１処理室に塗布部が配置され、前記第２処理室に加熱部が配置される。

かかる構成によれば、第１処理室で塗布を、第２処理室で加熱を行うことができる。

（３）本発明に係る成膜装置は、処理室内に配置された基板上に塗布部から液体を塗布することにより前記基板上に膜を形成する成膜方法であって、前記塗布部が一時的に配置される塗布準備室から前記処理室に前記塗布部を搬送する工程と、前記塗布部から前記基板上に液体を塗布する工程と、前記塗布部を前記塗布準備室に戻す工程と、前記塗布準備室から前記塗布準備室と隣接して設けられる保守部に前記塗布部を搬送する工程と、前記塗布部を保守部にて保守する工程と、を有する。

かかる方法によれば、塗布準備室に塗布部を配置した状態で、処理室から基板を搬送することができる。また、保守部により塗布部のメンテナンスを効率良く行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

（実施の形態１）
＜液滴吐出装置構成＞
図１〜図３は、本実施の形態の液滴吐出装置（液体塗布装置、インクジェット装置）を示す図である。図１は、断面斜視図、図２は、上面図、図３は、断面図である。

図示するように、本実施の形態の液滴吐出装置１０１は、基板搬送ステージ１０３、インクジェットヘッド（吐出部、塗布部）１１３が組み込まれた天井板１０５および側壁（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃｕ、１０７ｃｄ、１０７ｄ、１０９ｂ、１０９ｃｕ、１０９ｃｄ、１０９ｄ）で構成されている。なお、側壁のうち、開閉可能な壁を「開閉扉」と言う。

これらの部材により処理室（処理空間）１０７が囲まれ、閉空間を構成する。なお、ここで言う「閉空間」とは、一時的に構成され得る閉空間を言い、常に閉空間を構成する場所を意味するものではない。

この閉空間（処理室）の大きさ（縦、横、高さ）は、例えば、基板の縦のサイズプラス５０ｍｍ程度、基板の横のサイズプラス５０ｍｍ、基板の厚さプラス５〜２０ｍｍ程度とする。もちろん、多種の基板に対応できるよう、処理基板の標準的な大きさを基準に処理室の大きさを設定してもよい。また、壁の位置を適宜変更可能に構成し、基板の大きさに合わせて壁（ヘッドホーム１０９Ｕの位置を含む）を組み替えてもよい。

また、処理室１０７と隣接してヘッドホーム（塗布準備室、スタンバイ室）１０９Ｕが設けられている。このヘッドホーム１０９Ｕも、基板搬送ステージ１０３、インクジェットヘッド１１３が組み込まれた天井板１０５および側壁（１０７ｃｕ、１０９ｂ、１０９ｃｕ、１０９ｄ）で囲まれ、閉空間となる。また、ヘッドホーム１０９Ｕの下部の空間（１０９Ｄ）は、基板の搬送路（通路）となる。これらは、板１０９ｅで仕切られる。

基板搬送ステージ１０３は、固定されたステージ１０３Ａとその上部の搬送部１０３Ｂよりなり、基板１００は、搬送部１０３Ｂにより図１中の右から左へ搬送され、処理室１０７内に収容される。この搬送は、例えば、板状の搬送部１０３Ｂがスライド（移動）することにより行われる。

１０７ａは、開閉扉であり、例えば、図１中の手前から奥（ｙ方向）にスライドすることにより開く。１０７ｃｄおよび１０９ｃｄも、同様の構成の開閉扉である。

天井板１０５には、インクジェットヘッド１１３が組み込まれ、天井板１０５が図１中の左右（ｘ方向）にスライドすることにより、処理室１０７の閉空間を維持しつつ、インクジェットヘッド１１３を基板１００上まで移動させることができる。さらに、閉空間内でインクジェットヘッド１１３を走査（描画）させることで基板上に液滴を吐出（塗布）することができる。この天井板１０５は、インクジェットヘッド１１３の搬送部とも言える。

また、ここでは、インクジェットヘッド１１３のノズル孔（吐出孔）と天井板１０５とはほぼ同一面に設けられている。また、インクジェットヘッド１１３の大部分は、天井板１０５から突きでるよう組み込まれている。かかる構成により、処理室の容量をさらに低減することができる。

このインクジェットヘッド１１３は、吐出処理（吐出工程）が終了した後に、ヘッドホーム１０９Ｕ上に配置される。

また、処理室１０７およびヘッドホーム１０９Ｕには、ガス供給手段１１５が管を介して接続され、例えば、窒素（Ｎ₂）やアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを処理室１０７やヘッドホーム１０９Ｕ内にパージ（充填、導入）できる構成となっている。ここで、パージとは、処理室内に残存する空気（酸素等）を不活性ガスで置換することを言う。例えば、処理室内の酸素濃度を数ｐｐｍ程度とする。

このように、本実施の形態の液滴吐出装置によれば、基板搬送ステージ１０３、インクジェットヘッド１１３が組み込まれた天井板１０５および側壁（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃｕ、１０７ｃｄ、１０７ｄ）で処理室１０７となる閉空間を構成することができる。よって、基板搬送ステージ１０３と天井板１０５との距離を小さくすることができ、処理室１０７の容量を小さくすることができる。よって、処理室１０７内に、不活性ガスをパージするための時間を短縮することができる。また、パージする不活性ガスの量を低減することができる。その結果、基板１００の処理のスループットを向上させることができる。また、製品の製造コストの低減を図ることができる。

なお、本実施の形態においては、上記基板搬送ステージ１０３、壁（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃｕ、１０７ｃｄ、１０７ｄ）、天井板１０５のみで閉空間が構成されているが、必ずしもかかる構成に限定されるこのではなく、種々の変形が可能である。例えば、基板搬送ステージの両サイドを固定式のステージ（床）とする。もしくは、天井板の両サイドを固定式とし、可動部分は中心部のみとする等の変形が可能である。よって、少なくとも上記基板搬送ステージ１０３、壁、天井板１０５を有する部位により閉空間（処理室）が構成されればよい。言い換えれば、上記基板搬送ステージ１０３が、閉空間の底面部の少なくとも一部を構成すればよい。また、天井板１９５が、閉空間の上面部の少なくとも一部を構成すればよい。

また、不活性ガス雰囲気下で吐出処理を行うことができ、ヘッド内部の液や吐出液滴の劣化や変質を低減することができ、製品の特性を向上させることができる。

また、本実施の形態の液滴吐出装置によれば、ヘッドホーム１０９Ｕを設けたので、その内部に不活性ガスをパージし、インクジェットヘッド１１３を収容した後、処理室１０７から基板１００を搬出することができる。よって、インクジェットヘッド１１３と外気（空気）との接触を避けることができ、ヘッド内部の液体の劣化や変質を低減することができる。

また、ヘッドホーム１０９Ｕ内で、インクジェットヘッド１１３のワイピングや液滴の重量測定など、次の吐出処理を行うための準備をすることができる。ワイピングとは、ノズル孔１１３ａ周囲の液垂れのクリーニングをいい、液滴の重量測定とは、所定量の液滴が吐出されているか否かの試験的吐出をいう。これらの準備は、ヘッドホーム１０９Ｕ内に内蔵された手段により、外気に触れることなく行われることが望ましい。

なお、基板１００の処理室１０７への搬入は、上記基板搬送ステージ１０３を用いる他、天井板１０５をスライドさせることにより処理室１０７上部を開口し、上側から処理室１０７のステージ（載置台）上に配置してもよい。この場合、ステージに搬送機構を設ける必要はない。

また、開閉扉は、上記構成のものに限られず、例えば、上下に開閉可能な機構としてもよい。但し、上記のように図１中のｙ方向にスライド可能な構成にすれば、より処理室１０７を小さくすることができる。

インクジェットヘッド１１３の内部構成は種々のものがあるが、その構成例を図４に示す。図４は、インクジェットヘッド１１３の構成例を示す分解斜視図である。図示するように、インクジェットヘッドは、圧力室（キャビティ、凹部）ＣＡと、その上部に配置された圧力素子ＰＥと、を有する。

圧力室ＣＡは、底面、側壁および上面を有し、底面はノズルプレート１により構成され、側壁は、シリコン基板（流路基板）３により構成され、上面は、振動板５により構成される。このシリコン基板３には、開口部が設けられ、この開口部が圧力室ＣＡとなる。また、この開口部は、開口領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有し、１１ｂおよび１１ｃが液体の流路となる。

また、圧力室ＣＡの底面にはノズル孔１ａが配置されている。このノズル孔１ａは、ノズルプレート１に、複数の圧力室ＣＡに対し１つずつ形成されている。

圧電素子ＰＥは、圧力室ＣＡの上部、即ち、振動板５の上部に配置され、下から下部電極７ａ、圧電体膜（圧電体層）７ｂおよび上部電極７ｃが順次積層された構成を有する。圧電体膜７ｂは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ_1-xＴｉ_x））よりなる。また、圧電素子ＰＥ（上部電極７ｃ）の上部には、外部引き出し電極８が配置されている。

また、圧電素子ＰＥの上部には、保護基板（封止樹脂）９が配置されている。この保護基板９には、凹部９ａおよび開口領域９ｂ、９ｃが設けられ、凹部９ａ内に圧電素子ＰＥが配置される。なお、保護基板９上にはコンプライアンス基板等が設けられる。

従って、液体は、流路（リザーバ）１１ｃから流路１１ｂを介して圧力室ＣＡに充填され、圧電素子ＰＥの駆動によって圧力室ＣＡが加圧され、ノズル孔のノズル孔１ａから吐出される。

なお、図４においては、図面を分かり易くするため、ノズル孔１ａをノズルプレート１の端部に設けているが、圧力室ＣＡやノズル孔１ａのレイアウトは適宜変更可能であり、図１等に示すように、ノズル孔１１３ａをインクジェットヘッド１１３の底面の略中央部に配置してもよい。

＜液滴吐出装置を用いた成膜方法＞
次いで、図５〜図１１を参照しながら上記構成の液滴吐出装置１０１を用いて基板１００上に膜を形成する方法（成膜方法）について説明するとともに、本実施の形態の液滴吐出装置の構成や動作をさらに明確にする。図５〜図１１は、本実施の形態の成膜方法を示す工程断面図である。

図５に示すように、開閉扉１０７ａを開けて基板１００を基板搬送ステージ１０３により、処理室１０７内に搬入する。なお、この際、インクジェットヘッド１１３は、ヘッドホーム１０９Ｕ上に位置する。このヘッドホーム１０９Ｕは、不活性ガスでパージされている。

次いで、図６に示すように、開閉扉１０７ａを閉める。その結果、処理室１０７は、閉空間となる。次いで、処理室１０７内に不活性ガスをパージする。

次いで、図７に示すように、天井板１０５をスライドさせて、基板１００の膜形成予定領域とインクジェットヘッド１１３とを位置合わせする。図７においては、基板１００の図中右端部上にインクジェットヘッド１１３が位置している。次いで、インクジェットヘッド１１３から液滴を吐出する。次いで、図８および図９に示すように、天井板１０５を図中左に移動させ、次の膜形成予定領域上にインクジェットヘッド１１３を配置し、液滴を吐出する。このように、天井板１０５を順次移動させつつ液滴を吐出する。

吐出処理中にヘッドホーム１０９Ｕに不活性ガスをパージしておく。なお、先の処理によりヘッドホーム１０９Ｕ内が既にパージされている場合には新たにパージする必要はない。吐出処理が終了した後は、インクジェットヘッド１１３をヘッドホーム１０９Ｕ上に戻す（図１０）。なお、１０７ｃｕを開閉扉とし、インクジェットヘッド１１３の移動の際、開閉させてもよい。この場合においても、処理室１０７が、不活性ガスでパージされているため、ヘッドホーム１０９Ｕ内に外気が入ることはない。

次いで、図示しない加熱手段で、処理室１０７内を加熱し、液滴を乾燥（溶媒を揮発）させ、さらに、焼成（固化）する。なお、この加熱の際、インクジェットヘッド１１３は、処理室１０７とは異なるヘッドホーム１０９Ｕ内に配置されているため、加熱によるヘッド内の液の変質等を低減できる。また、ヘッドホーム１０９Ｕ内に冷却不活性ガスを導入、もしくは循環させることで、ヘッドホーム１０９Ｕ内の温度を制御してもよい。例えば、ガス供給部１１５内、もしくはガス供給部１１５とヘッドホーム１０９Ｕとをつなぐ管の周囲に、ガス冷却部を設けることにより、冷却不活性ガスを処理室１０７に導入することができる。

上記工程により、基板１００上の所望の位置に膜を形成することができる。ここでは、複数の膜をアレイ状に形成することができる。このような成膜は、例えば、液晶装置の画素電極上に配置されるカラーフィルタ（ＣＦ基板）の形成の際に用いられる。この他、液滴を重なるよう連続して吐出し、ライン状の膜を形成する。また、吐出回数や吐出量を調整し、一連の膜を形成するなど、種々の形状の膜を形成することができる。

次いで、開閉扉１０７ｃｄおよび１０９ｃｄを開け、搬送路１０９Ｄを介して基板１００を搬出する（図１１）。この際、前述したように、インクジェットヘッド１１３はヘッドホーム１０９Ｕに収容されているため、外気に触れることはない。なお、開閉扉１０７ａを開けて、基板１００を搬出してもよい。

このように、本実施の形態によれば、処理室１０７の容量を小さくでき、内部雰囲気の制御を容易にすることができる。具体的には、不活性ガスのパージ時間、使用量を低減することができる。また、ヘッドホーム１０９Ｕを設けることで、インクジェットヘッド１１３と外気との接触を防止することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態においては、基板搬送ステージ１０３、天井板１０５およびインクジェットヘッド１１３の他の構成例について説明する。なお、実施の形態１と対応する箇所には同じ符号を付し、その説明を省略する。

＜構成例１＞
実施の形態１においては、図３において板状の搬送部１０３Ｂをスライドすることにより基板１００を搬送したが、図１２のようにベルトコンベアを用いて基板１００を搬送してもよい。図１２は、本実施の形態の液滴吐出装置および当該装置を用いた成膜方法を示す断面図である。

図１２（Ａ）に示すように、基板搬送ステージ１０３の搬送部１０３Ｂがベルトコンベアで構成されている。搬送部１０３Ｂは、３つのベルトコンベア（搬送部）１０３Ｂで構成され、各ベルトコンベア１０３Ｂは、複数のローラ１０４Ｒと、これらの外周に配置されたベルト１０４Ｂとを有する。ローラ１０４Ｒが回転することによりベルト１０４Ｂが移動し、基板１００を搬送することができる。

図示するように、基板１００を図中右側のベルトコンベア１０３Ｂ上から処理室１０７底部のベルトコンベア１０３Ｂ上に搬入し、開閉扉１０７ａを閉じて実施の形態１と同様に吐出処理を行う（図１２（Ｂ））。

処理後は、インクジェットヘッド１１３をヘッドホーム１０９Ｕに戻し、開閉扉１０７ｃｄおよび１０９ｃｄを開け、基板１００を処理室１０７底部のベルトコンベア１０３Ｂ上から図中左側のベルトコンベア１０３Ｂ上に搬出する。

＜構成例２＞
構成例２においては、処理室１０７底部のベルトコンベア１０３Ｂに昇降手段（１０４Ｕ）を設けた。図１３は、本実施の形態の液滴吐出装置および当該装置を用いた成膜方法を示す断面図である。

図示するように、処理室１０７底部のベルトコンベア１０３Ｂは、昇降棒（昇降手段、昇降機構）１０４Ｕを有し、この昇降棒１０４Ｕにより押し上げられ、その高さを調整することができる。

よって、上記構成例１と同様に、基板１００を処理室１０７内に収容した後（図１３（Ａ））、ベルトコンベア１０３Ｂ自身を昇降棒１０４Ｕで上昇させることにより、基板１００を持ち上げる（図１３（Ｂ））。その後、インクジェットヘッド１１３を実施の形態１と同様に基板１００上に走査し、基板１００上に液滴を吐出する。

このように、本実施の形態においては、昇降棒１０４Ｕにより基板１００の高さ（基板１００とインクジェットヘッド１１３との距離）を変えることができる。よって、吐出させる液滴の量や性質に応じて、基板１００の高さを最適化でき、吐出精度を向上させることができる。なお、昇降手段は、棒状のものに限られず、種々の変形が可能である。

＜構成例３＞
構成例２においては、ベルトコンベア１０３Ｂに昇降手段（１０４Ｕ）を設けたが、天井板１０５に昇降手段を設け、インクジェットヘッド１１３を天井板１０５に昇降可能に組み込んでもよい。図１４は、本実施の形態の液滴吐出装置および当該装置を用いた成膜方法を示す断面図である。

図示するように、インクジェットヘッド１１３は、天井板１０５に昇降可能に組み込まれている。

よって、上記構成例１と同様に、基板１００を処理室１０７内に収容した後（図１４（Ａ））、インクジェットヘッド１１３を下降させる（図１４（Ｂ））。その後、インクジェットヘッド１１３を実施の形態１と同様に基板１００上に走査し、基板１００上に液滴を吐出する。

このように、本実施の形態においては、インクジェットヘッド１１３を上昇又は下降させることができる。よって、吐出させる液滴の量や性質に応じて、基板１００とインクジェットヘッド（ノズル孔１１３ａ）１１３との距離を最適化でき、吐出精度を向上させることができる。

（実施の形態３）
実施の形態１においては、図３のように天井板１０５にインクジェットヘッド１１３を組み込んだが、さらに、図１５のようにランプ（加熱部、加熱手段）１１７を組み込んでもよい。

図１５および図１６は、本実施の形態の液滴吐出装置を示す図である。図１５は、断面斜視図、図１６は、断面図である。なお、ランプ１１７以外の構成部位は、実施の形態１と同様であるためその説明を省略する。

図示するように、ランプ１１７は、インクジェットヘッド１１３が、ヘッドホーム１０９Ｕ上に位置する際に、処理室１０７上に位置するようにインクジェットヘッド１１３と一定の間隔を置いて配置される（図１６参照）。このランプ１１７は、例えば、天井板１０５に設けられた開口部に照射部を下に向けてはめ込むことにより組み込まれている。また、ランプ１１７として、低圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を用いることができる。

次いで、図１７〜図２１を参照しながら上記構成の液滴吐出装置１０１を用いて基板１００上に膜を形成する方法（成膜方法）について説明するとともに、本実施の形態の液滴吐出装置の構成や動作をさらに明確にする。図１７〜図２１は、本実施の形態の成膜方法を示す工程断面図である。

図１７に示すように、開閉扉１０７ａを開けて基板１００を基板搬送ステージ１０３により、処理室１０７内に搬入する。なお、この際、インクジェットヘッド１１３は、ヘッドホーム１０９Ｕ上に位置し、ランプ１１７は、処理室１０７上に位置する。ヘッドホーム１０９Ｕは、不活性ガスでパージされている。

次いで、図１８に示すように、開閉扉１０７ａを閉める。その結果、処理室１０７は、閉空間となる。次いで、処理室１０７内に不活性ガスをパージする。

さらに、基板１００をランプ１１７により加熱し、基板１００に付着している有機物を分解、揮発させる。このように、ランプ１１７の照射により基板１００をクリーニング（洗浄）することができる。例えば、ＵＶ（紫外線）を照射することによりクリーニングを行うことができる。この場合、処理室１０７内を低圧にすることが好ましい。また、ランプ１１７内に、クリーニング用のランプと後述の加熱用のランプの２つのランプを組み込んでもよい。なお、このクリーニング工程は、省略してもよい。

次いで、図１９に示すように、天井板１０５をスライドさせて、基板１００の膜形成予定領域とインクジェットヘッド１１３とを位置合わせする。図１９においては、基板１００の図中右端部上にインクジェットヘッド１１３が位置している。次いで、インクジェットヘッド１１３から液滴を吐出する。次いで、天井板１０５を図中左に移動させ、基板１００上に液滴を順次吐出する。

吐出処理が終了した後は、インクジェットヘッド１１３をヘッドホーム１０９Ｕ上に戻す。なお、１０７ｃｕを開閉扉としてもよい。

ここで、インクジェットヘッド１１３がヘッドホーム１０９Ｕ上に戻るとともに、ランプ１１７は、処理室１０７上に配置される（図２０）。次いで、ランプ１１７により、処理室１０７内を加熱し、液滴を乾燥し、さらに、焼成する。その結果、実施の形態１と同様に、基板１００上の所望の位置に膜を形成することができる。

次いで、図２１に示すように、開閉扉１０７ｃｄおよび１０９ｃｄを開け、搬送路１０９Ｄを介して基板１００を搬出する。この際、前述したように、インクジェットヘッド１１３はヘッドホーム１０９に収容されているため、外気に触れることはない。なお、開閉扉１０７ａを開けて、基板１００を搬出してもよい。

このように、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。即ち、処理室１０７の容量を小さくでき、不活性ガスのパージ時間、使用量を低減することができる。また、ヘッドホーム１０９Ｕを設けることで、インクジェットヘッド１１３と外気との接触を防止することができる。

さらに、本実施の形態によれば、ランプ１１７を天井板１０５に組み込んだので、天井板１０５をスライドすることで、ランプ１１７による基板１００の熱処理を行うことができる。また、ランプ１１７を、インクジェットヘッド１１３が、ヘッドホーム１０９Ｕ上に位置する際に、処理室１０７上に位置するように配置したので、インクジェットヘッド１１３による液滴の吐出とランプ１１７による乾燥・焼成を１つの処理室１０７内でスムーズに行うことができる。

なお、本実施の形態においては、液滴吐出装置を例に説明したが、インクジェットヘッド１１３を省略し、加熱装置として用いることも可能である。また、インクジェットヘッド１１３が天井板１０５に固定された装置部と、ランプ１１７が天井板１０５に固定された装置部（加熱装置部）を並べて配置し、吐出から乾燥・焼成までの処理をそれぞれの装置部（処理室）で行ってもよい。

また、本実施の形態においては、１つの処理室上にインクジェットヘッド１１３とランプ１１７が処理工程に応じて順次配置される構成としたが、例えば閉空間を構成する第１処理室、第２処理室を設け、第１処理室でその上部に位置するインクジェットヘッド１１３により吐出処理を行い、その後、基板を第２処理室に搬送し、その上部に位置するランプ１１７により加熱処理を行ってもよい。

また、本実施の形態においては、加熱手段としてランプを用いたが、ヒーターなど他の加熱手段を用いてもよい。

（実施の形態４）
実施の形態３の図１５においては、装置内に１つの処理室１０７を設けたが、装置内に２つの処理室を設けてもよい。

図２２および図２３は、本実施の形態の液滴吐出装置を示す図である。図２２は、断面図、図２３は、上面図である。なお、実施の形態１および３と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図示するように、本実施の形態の液滴吐出装置においては、ヘッドホーム１０９Ｕの図中右側に処理室１０７が設けられ、ヘッドホーム１０９Ｕの図中左側に処理室１０８が設けられている。この処理室１０８は、開閉扉１０８ａ、側壁１０９ｃｕ、開閉扉１０９ｃｄ、側壁１０８ｂおよび１０８ｄで囲まれている（区画されている）。また、天井板１０５は、インクジェットヘッド１１３が、ヘッドホーム１０９Ｕ上に位置する際に、その両側の処理室１０７、１０８を覆うよう延在している。また、処理室１０７、１０８の底部には、基板搬送ステージ１０３が延在している。これらの部材（側壁、開閉扉、天井板１０５、基板搬送ステージ１０３）により、処理室１０７、１０８が囲まれ、閉空間を構成する。

さらに、本実施の形態の装置は、２つのランプ１１７、１１８を有している。図示するように、ランプ１１７、１１８は、インクジェットヘッド１１３が、ヘッドホーム１０９Ｕ上に位置する際に、それぞれ処理室１０７、１０８上に位置するようにインクジェットヘッド１１３の両側に一定の間隔を置いて配置される。このランプ１１７、１１８は、例えば、天井板１０５に設けられた開口部に照射部を下に向けてはめ込むことにより組み込まれている。

次いで、図２４〜図２７を参照しながら上記構成の液滴吐出装置１０１を用いて基板１００上に膜を形成する方法（成膜方法）について説明するとともに、本実施の形態の液滴吐出装置の構成や動作をさらに明確にする。図２４〜図２７は、本実施の形態の成膜方法を示す工程断面図である。

まず、実施の形態３と同様に、開閉扉１０７ａを開けて基板１００を基板搬送ステージ１０３により、処理室１０７内に搬入する。なお、この際、インクジェットヘッド１１３は、ヘッドホーム１０９Ｕ上に位置し、ランプ１１７は、処理室１０７上に位置する（図１７参照）。ヘッドホーム１０９Ｕは、不活性ガスでパージされている。

次いで、開閉扉１０７ａを閉める。その結果、処理室１０７は、閉空間となる。次いで、処理室１０７内に不活性ガスをパージする（図１８参照）。なお、実施の形態３と同様に、ランプ１１７の照射により基板１００をクリーニングしてもよい。

次いで、図２４に示すように、天井板１０５を右側に移動（スライド）させて、基板１００の膜形成予定領域とインクジェットヘッド１１３とを位置合わせする。次いで、インクジェットヘッド１１３から液滴を吐出する。さらに、天井板１０５を図中左に移動させ、順次液滴を吐出する。

基板１００に対する吐出処理が終了した後は、インクジェットヘッド１１３をヘッドホーム１０９Ｕ上に戻す。なお、１０７ｃｕを開閉扉としてもよい。

ここで、インクジェットヘッド１１３がヘッドホーム１０９Ｕ上に戻るとともに、ランプ１１７は、処理室１０７上に配置される（図２５）。次いで、ランプ１１７により、処理室１０７内を加熱し、液滴を乾燥し、さらに、焼成（固化）する。その結果、実施の形態１と同様に、基板１００上の所望の位置に膜を形成することができる。

このランプ１１７による加熱処理（加熱工程）の際、開閉扉１０８ａを開け、処理室１０８に次の処理基板である基板１００Ｂを搬入した後、処理室１０８内に不活性ガスをパージする。さらに、実施の形態３と同様に、ランプ１１８の照射により基板１００Ｂをクリーニングしてもよい。

次いで、図２６に示すように、天井板１０５を左側にスライドさせて、基板１００Ｂの膜形成予定領域とインクジェットヘッド１１３とを位置合わせする。次いで、インクジェットヘッド１１３から液滴を吐出する。さらに、天井板１０５を図中右に移動させ、順次液滴を吐出する。

基板１００Ｂに対する吐出処理が終了した後は、インクジェットヘッド１１３をヘッドホーム１０９Ｕ上に戻す。なお、１０９ｃｕを開閉扉としてもよい。

ここで、インクジェットヘッド１１３がヘッドホーム１０９Ｕ上に戻るとともに、ランプ１１８が処理室１０８上に配置される（図２７）。次いで、ランプ１１８により、処理室１０８内を加熱し、液滴を乾燥し、さらに、焼成する。その結果、基板１００Ｂ上の所望の位置に膜を形成することができる。

さらに、このランプ１１８による加熱工程の際、処理室１０７に次の処理基板である基板１００Ｃを処理室１０７内に搬入し、処理室１０７内に不活性ガスをパージする。さらに、実施の形態３と同様に、ランプ１１７の照射により基板１００Ｃをクリーニングしてもよい。

次いで、基板１００Ｃに対し、基板１００の場合と同様に液滴の吐出、乾燥・焼成の処理（成膜処理）を行う。

このように、本実施の形態によれば、実施の形態３で説明した効果に加え、一の処理室内で成膜処理を行っている間に、他の処理室内の不活性ガスパージを行うことができ、複数の基板の成膜処理を効率良く行うことができる。

なお、天井板１０５の図中の左右の長さを調整し、例えば、図２４および図２６において、吐出処理を行っていない側の処理室が天井板１０５で覆われるように装置を構成してもよい。かかる構成によれば、一の処理室の吐出工程中も、他の処理室において不活性ガスパージなど、次の基板の成膜処理の準備を行うことができる。

（実施の形態５）
本実施の形態においては、上記液滴吐出装置にインクジェットヘッド１１３のメンテナンス室を設けた。図２８および図２９は、本実施の形態の液滴吐出装置を示す図である。図２８は、斜視図、図２９は、断面図である。なお、上記実施の形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図示するように、本実施の形態の装置においては、ヘッドホーム１０９Ｕと連結したメンテナンス室（メンテナンス部、保守部）１２１が設けられている。

ここで、インクジェットヘッド１１３は、天井板１０５に移動可能に組み込まれている。即ち、天井板１０５には、インクジェットヘッド１１３がはめ込まれるガイド（ガイド溝、搬送部）１０５Ａが設けられている（図３２参照）。よって、このガイド１０５Ａに沿ってインクジェットヘッド１１３をｙ方向に移動させることができる。この際、インクジェットヘッド１１３と連動して動作するシャッターをガイド底部に設けてもよい。シャッターによりヘッドホーム１０９Ｕ内への外気混入を防止もしくは低減することができる。

また、メンテナンス室１２１の上部にも、ガイド（ガイド溝、搬送部）１２１Ａが設けられ、天井板１０５を移動させ、ガイド１０５Ａと１２１Ａを位置あわせし、インクジェットヘッド１１３をｙ方向にスライドさせることにより、インクジェットヘッド１１３をメンテナンス室１２１内に移動させることができる。このガイド１２１Ａにもインクジェットヘッド１１３の挿入と連動して開くシャッターを設けてもよい。

次いで、図３０〜図３２を参照しながらインクジェットヘッド１１３のメンテナンス方法について説明するとともに、本実施の形態の液滴吐出装置の構成や動作をさらに明確にする。図３０〜図３２は、本実施の形態の成膜方法を示す斜視図もしくは断面図である。なお、斜視図において図面を見易くするため１０７ｄ（図２参照）等の壁の表示を省略してある。

例えば、実施の形態１で説明したように、基板１００上にインクジェットヘッド１１３をｘ方向に走査し吐出処理を行う。さらに、加熱処理を行い、膜を形成する。この成膜処理が終了した後は、インクジェットヘッド１１３は、ヘッドホーム１０９Ｕに戻っている（図３０、図３１）。この際、前述したガイド１０５Ａと１２１Ａは連結している。よって、図３２に示すように、インクジェットヘッド１１３をｙ方向にスライドさせ、メンテナンス室１２１内に収容することができる。この際、移動をスムーズに行うため、壁１０９ｄを開閉可能扉（例えば、上下に開閉する扉、図２参照）とし、当該扉を開け、インクジェットヘッド１１３を移動させてもよい。

このように、本実施の形態によれば、メンテナンス室１２１を設けたので、このメンテナンス室１２１にインクジェットヘッド１１３を移動させることにより、ヘッドのメンテナンスを行うことができる。このメンテナンス（保守）には、例えば、インクジェットヘッド１１３のノズル孔やその近傍の液垂れの洗浄や、インクジェットヘッド１１３の交換などがある。

よって、メンテナンス室１２１内に洗浄部（洗浄手段）を内蔵しておけば、メンテナンス室１２１内で自動的に洗浄を行うことができる。また、メンテナンス室１２１の底部を開閉可能にし、メンテナンス室１２１からインクジェットヘッド１２１を取り外した後、洗浄等を行なってもよい。また、メンテナンス室１２１のスペース（空間、交換部）を利用して、インクジェットヘッド１１３の交換を行うことができる。このメンテナンス室１２１は、処理室１０７と独立しているため、処理室１０７への外気の混入を防止することができる。

また、本実施の形態においては、メンテナンス室１２１を天井板１０５（インクジェットヘッド１１３）の走査方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に設けたので、インクジェットヘッド１１３を容易にメンテナンス室１２１へ移動させることができる。

以上のように、効率よくメンテナンスを行うことができる。

（実施の形態６）
上記実施の形態１〜５においては、ノズル孔がライン状に配置されたインクジェットヘッド１１３を例に説明した（図２参照）が、インクジェットヘッド１１３の形状やノズル孔のレイアウトはこれに限られるものではない。

例えば、ノズル孔が１個のインクジェットヘッドを用いてもよいし、また、ノズル孔が複数列に配置されたインクジェットヘッドを用いてもよい。

図３３および図３４は、本実施の形態の液滴吐出装置を示す上面図である。図示するように、この場合、ノズル孔が２×２に配置されたインクジェットヘッド１１３Ｂが天井板１０５に組み込まれているなお、実施の形態１等と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

ここで、インクジェットヘッド１１３Ｂが、ヘッドホーム１０９Ｕ上から処理室（基板）１０７の端部（図中右下）へ移動し、吐出（走査）を開始しても、処理室１０７が天井板１０５で覆われるよう、天井板１０５のｙ方向の幅（長さ）を調整する必要がある。例えば、処理室１０７のｙ方向の幅（長さ）の２倍に設定することで、処理室１０７を覆うことができる。なお、図３４中の実線の矢印は、インクジェットヘッド１１３の初期の移動ルート例である。また、図３４中の一点鎖線の矢印は、インクジェットヘッド１１３Ｂの走査ルート例である。

このように、インクジェットヘッド１１３Ｂの大きさやノズル孔の数によらず、本発明を適用することができる。

なお、上記実施の形態においては、処理例として液晶装置のカラーフィルタの形成を例に説明したが、上記実施の形態の装置や成膜方法は、配向膜材料や液晶等の吐出にも適用可能である。また、液晶装置の他、例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）装置、表面伝導型電子放出(Surface-conduction Electron-emitting)装置等の液体電極材料等の吐出にも適用可能である。また、バイオチップの製造に用いられる生体有機物の吐出等にも適用可能である。もちろん、インクジェットプリンタにも適用可能である。このように、幅広い分野に適用可能であるが、前述した産業用の液滴吐出装置に用いて好適である。特に、吐出液として、空気に触れることで変質しやすい有機溶媒や有機ＥＬ（electroluminescence）材料の吐出に用いて好適である。

また、上記実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。

実施の形態１の液滴吐出装置を示す断面斜視図である。 実施の形態１の液滴吐出装置を示す上面図である。 実施の形態１の液滴吐出装置を示す断面図である。 インクジェットヘッド１１３の構成例を示す分解斜視図である。 実施の形態１の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態１の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態１の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態１の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態１の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態１の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態１の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態２の液滴吐出装置および当該装置を用いた成膜方法を示す断面図である。 実施の形態２の液滴吐出装置および当該装置を用いた成膜方法を示す断面図である。 実施の形態２の液滴吐出装置および当該装置を用いた成膜方法を示す断面図である。 実施の形態３の液滴吐出装置を示す断面斜視図である。 実施の形態３の液滴吐出装置を示す断面図である。 実施の形態３の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態３の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態３の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態３の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態３の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態４の液滴吐出装置を示す断面図である。 実施の形態４の液滴吐出装置を示す上面図である。 実施の形態４の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態４の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態４の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態４の成膜方法を示す工程断面図である。 実施の形態５の液滴吐出装置を示す斜視図である。 実施の形態５の液滴吐出装置を示す断面図である。 実施の形態５の成膜方法を示す斜視図である。 実施の形態５の成膜方法を示す断面図である。 実施の形態５の成膜方法を示す斜視図である。 実施の形態６の液滴吐出装置を示す上面図である。 実施の形態６の液滴吐出装置を示す上面図である。

符号の説明

１…ノズルプレート、１ａ…ノズル孔、３…シリコン基板、５…振動板、７ａ…下部電極、７ｂ…圧電体膜、７ｃ…上部電極、９…保護基板、９ａ…凹部、９ｂ、９ｃ…開口領域、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…開口領域、１００…基板、１０１…液滴吐出装置、１０３…基板搬送ステージ、１０３Ａ…ステージ、１０３Ｂ…搬送部（ベルトコンベア）、１０５…天井板、１０５Ａ…ガイド、１０７、１０８…処理室、１０７ａ、１０８ａ…開閉扉、１０７ｂ、１０７ｃ…側壁、１０７ｃｕ…側壁、１０７ｃｄ…開閉扉、１０８ｂ、１０８ｃ…側壁、１０９Ｕ…ヘッドホーム、１０９Ｄ…搬送路、１０９ｃｕ…側壁、１０９ｃｄ…開閉扉、１１３、１１３Ｂ…インクジェットヘッド、１１３ａ…ノズル孔、１１５…ガス供給部、１１７、１１８…ランプ、１２１…メンテナンス室、１２１Ａ…ガイド、ＣＡ…圧力室、ＰＥ…圧力素子

Claims (15)

1. 基板を配置するよう構成された載置台と、
   前記載置台上に形成され、壁で区画された処理室と、
   前記載置台上に形成された塗布準備室と、
   前記処理室と前記塗布準備室とに重なり、塗布部が組み込まれた板状部材である第１搬送部と、を有し、
   前記第１搬送部が第１方向へスライドすることで前記塗布部を前記塗布準備室から前記処理室へ移動させ、前記処理室が前記壁、前記第１搬送部および前記載置台とにより閉空間となった状態で前記塗布部から前記基板に液体を塗布し膜を形成するものであって、
   前記処理室に不活性ガスをパージした状態で前記塗布部から前記基板に前記液体を塗布するものである、
   ことを特徴とする成膜装置。
2. 前記載置台は、前記基板を前記処理室に搬送する第２搬送部であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 請求項１または２に記載の成膜装置において、さらに、
   前記塗布準備室と隣接して設けられ、前記塗布部を保守する保守部と、を有し、前記塗布部が前記第１搬送部から前記保守部へスライドして移動するものである、
   ことを特徴とする成膜装置。
4. 前記塗布部は、前記塗布準備室から前記保守部まで、第３搬送部により搬送されることを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
5. 前記塗布部は、第１方向に搬送され、
   前記保守部は、前記塗布準備室に対し前記第１方向と交差する第２方向に配置されることを特徴とする請求項３または４記載の成膜装置。
6. 前記保守部内には、前記塗布部を洗浄するための洗浄部が設けられていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項記載の成膜装置。
7. 前記保守部内には、前記塗布部を交換するための空間を有することを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項記載の成膜装置。
8. 前記塗布準備室と保守部との間に、開閉可能に構成された扉を有することを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一項記載の成膜装置。
9. 前記成膜装置は、さらに、
   前記基板上に形成された前記膜を加熱するための加熱部を有し、前記加熱部は、前記板状部材に組み込まれていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項記載の成膜装置。
10. 前記加熱部は、前記塗布部が前記塗布準備室と重なるよう位置する際に、前記処理室と重なるよう位置するよう前記板状部材に組み込まれていることを特徴とする請求項９記載の成膜装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の成膜装置において、
    前記処理室が開閉扉を含み、前記開閉扉が閉まることで前記処理室が閉空間となるものである、ことを特徴とする成膜装置。
12. 基板を配置するよう構成された載置台と、
    前記載置台上に形成され、壁で区画された処理室と、
    前記載置台上に形成された塗布準備室と、
    前記処理室と前記塗布準備室とに重なり、塗布部が組み込まれた板状部材である第１搬送部と、を有する成膜装置を用いた膜の製造方法であって、
    前記第１搬送部を第１方向へスライドさせて前記塗布部を前記塗布準備室から前記処理室へ移動させる第１工程と、
    前記第１工程のあと、前記処理室が前記壁、前記第１搬送部および前記載置台とにより閉空間となった状態で前記塗布部から前記基板に液体を塗布し膜を形成する工程であって、前記処理室に不活性ガスをパージした状態で前記塗布部から前記基板に前記液体を塗布する第２工程と、
    を含むことを特徴とする膜の製造方法。
13. 請求項１２に記載の膜の製造方法において、
    前記第１工程の前に、前記処理室を閉空間にする第３工程と、
    前記第３工程の前に、前記前記基板を前記処理室に配置する第４工程と、を含むことを特徴とする膜の製造方法。
14. 請求項１３に記載の膜の製造方法において、
    前記第３工程と前記第１工程との間に、前記処理室に不活性ガスを導入する第５工程を含むことを特徴とする膜の製造方法。
15. 基板を配置するよう構成された載置台と、
    前記載置台上に形成され、壁で区画された処理室と、
    前記載置台上に形成された塗布準備室と、
    前記処理室と前記塗布準備室とに重なり、塗布部が組み込まれた板状部材である第１搬送部と、
    前記塗布準備室と隣接して設けられ、前記塗布部を保守する保守部と、を有する成膜装置を用いた膜の製造方法であって、
    前記第１搬送部を第１方向へスライドさせて前記塗布部を前記塗布準備室から前記処理室へ移動させる第１工程と、
    前記第１工程のあと、前記処理室が前記壁、前記第１搬送部および前記載置台とにより閉空間となった状態で前記塗布部から前記基板に液体を塗布し膜を形成する塗布し膜を形成する工程であって、前記処理室に不活性ガスをパージした状態で前記塗布部から前記基板に前記液体を塗布する第２工程と、
    前記第２工程のあと、前記第１搬送部を第１方向と反対の方向へスライドさせて前記塗布部を前記処理室から前記塗布準備室へ移動させる第３工程と、
    前記第３工程のあと、前記塗布部を前記第１搬送部から前記保守部へスライドさせて前記第１搬送部から外す第４工程と、を含むことを特徴とする膜の製造方法。

Images